La struttura del legno - Dmfci - Università degli Studi di Catania

UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI CATANIA
Facoltà di Ingegneria
Corso di Laurea in Ingegneria Meccanica
Corso di Tecnologia di chimica applicata
TESINA
IL LEGNO
LEGNO
Docente: Prof.
G. Siracusa
Allievi: Giuseppe Aloini, Emanuele Miranda

Sommario
La struttura del legno
Caratteristiche fisiche
Caratteristiche meccaniche
Industria

Il legno nella storia
Cenni preliminari
La cultura del legno
Il ruolo del legno in Italia
Pregi
Difetti
Prospettive future

La struttura del legno
Elementi costitutivi degli alberi
Distinzione degli alberi e dei legni
Diffusione degli alberi di conifere
Diffusione degli alberi di latifoglie
Patrimonio forestale italiano

Livelli di analisi del legno
La struttura del legno può essere esaminata in
5 livelli:
Livello del tronco
Livello macroscopico
Livello microscopico
Livello nanoscopico
Livello molecolare
1.
2.
3.
4.
5.

Sezioni anatomiche fondamentali

Struttura del legno a livello del tronco

Struttura del legno a livello del tronco
Alburno e durame
Con l’invecchiamento dell’albero, il legno si divide in alburno e durame mediante
fenomeni di duramificazione. duramificazione.
L’alburno circonda il durame ed è, di regola, più
chiaro.
L’alburno
è costituito da cellule vive e fisiologicamente attive; esso ha
funzione
conduttrice dell’acqua e di immagazzinamento. L’ampiezza dell’alburno dell’alburno
è
molto variabile. L’alburno è generalmente poco durevole ed è, quindi, quindi,
meno
resistente del durame alle alterazioni biologiche indotte da funghi funghi
ed insetti.
Il durame
si forma in tutti gli alberi. La sua formazione comincia da una
ben
determinata ampiezza dell’alburno. Il durame comprende le zone interne interne
del
legno. Esso è costituito da cellule morte ma assolve ancora la funzione funzione
di
sostegno ed è importante per la rigidezza e la stabilità dell’albero. dell’albero.

Struttura del legno a livello del tronco
Durame
durame differenziato obbligatoriamente
durame differenziato facoltativamente

Struttura del legno a livello macroscopico
A livello macroscopico si possono distinguere:
Gli anelli di accrescimento
Raggi del legno
Canali resiniferi

Struttura del legno a livello macroscopico
Anelli di accrescimento
Gli anelli si formano in seguito all’accrescimento del fusto
interrotto da periodi di stasi.
Lo spessore di un anello di accrescimento dipende
dall’andamento climatico del periodo che va dalla
primavera all’estate.

Struttura del legno a livello microscopico
Il legno è costituito da milioni di cellule diverse che
formano i tessuti. In relazione alle tre funzioni
principali del legno (sostegno, conduzione ed
immagazzinamento), i tessuti si dividono in:
Tessuto meccanico fondamentale o di sostegno
Tessuto conduttore o parenchimatico o di riserva
Tessuti secondari (secretore ( secretore, , anomali)

Struttura del legno a livello microscopico
Le cellule sono di forma allungata
con cavità centrale (lumen).
La forma della loro sezione può
essere poligonale o circolare.
La maggior parte delle cellule del
legno sono disposte
parallelamente all’asse del
tronco o meglio “in direzione
della fibratura” fibratura”

Struttura del legno a livello microscopico
Struttura del legno di conifere
Il tessuto del legno di Conifere è costituito da
solo due tipi di cellule:
Tracheidi
Cellule parachimatiche

Struttura del legno a livello molecolare
Struttura del legno di latifoglie
Oltre alle tracheidi
ed alle cellule parenchimatiche, parenchimatiche,
si
presentano altri elementi cellulari e tessuti, come ad es. i
vasi e le fibre libriformi

Struttura del legno a livello nanoscopico
La cellula è costituita da:
Lamella mediana (LM)
Parete Primaria (P)
Parete Secondaria (S)

Struttura del legno a livello molecolare
Composizione molecolare
Carbonio (C) 50%
Ossigeno (O) 44%
Idrogeno (H) 6%
Sostanze minerali 0,3%
Azoto 0,1%

Struttura del legno a livello molecolare

Difetti dei legni
I difetti si distinguono in:
Difetti di stazione (legni di reazione)
Difetti congeniti (nodi)

Difetti dei legni
Finalità dei legni di reazione:
ripristinare la posizione originaria nei fusti
inclinati;
mantenere costante l’angolo di inserzione
del ramo, caratteristico per ogni tipo.

Legni di reazione:
Difetti dei legni
Latifoglie legni di trazione
Conifere legni di compressione

Difetti congeniti (nodi)
Difetti dei legni
Rami vivi nodi “sani”
Rami morti nodi “cadenti”

Difetti dei legni
Altri difetti
Provocati da lesioni dovute a varie cause
Azioni meccaniche (urti)
Folgorazioni “CRETTI”
Ustioni
Insetti
Funghi
Tasche di resina

Caratteristiche fisiche del legno
Il legno è un materiale poroso-capillare. poroso capillare. A seconda della
massa volumica
del legno, la percentuale dei pori è
mediamente pari a 50-60%. 50 60%. Il legno ha quindi una
grande superficie interna. Questo sistema costituito
prevalentemente da cavità, come tutti i materiali
porosi, assorbe vapore acqueo dall’aria circostante e
può imbeversi, per capillarità, di acqua o di altri
liquidi (ad es. soluzioni di sostanze protettive del
legno, adesivi). L’umidità del legno (detta anche
tenore di umidità o contenuto di umidità) ne influenza
praticamente tutte le caratteristiche fisiche,
meccaniche e tecnologiche.

Caratteristiche fisiche del legno
Contenuto di acqua percentuale del legno [%]:
u
=
m
u −
* 100[%]
Dove:
u umidità percentuale del legno
mu massa del legno allo stato umido
m0 massa del legno allo stato anidro
m
0
m
0

Caratteristiche fisiche del legno
Determinazione dell’umidità del legno:
Metodi diretti
La quantità di acqua contenuta nel campione viene evacuata e misurata misurata
Metodi indiretti
Sfruttano come grandezza misurabile una proprietà del legno dipendente dipendente
dalla sua umidità

Caratteristiche fisiche del legno
Determinazione dell’umidità del legno:
Metodo dell’essiccazione:
Il campione di legno viene pesato (mu),
), essiccato in una stufa a
circolazione d’aria ad una T=103° C fino a che due pesate
successive risultino uguali (m0 (m ).
In base alla diminuzione
della massa si calcola l’umidità del campione.

Caratteristiche fisiche del legno
Misuratori elettrici di umidità:
Metodo di misurazione a conducibilità o a
resistenza
Metodo di misurazione dielettrico
(capacitivo)

Caratteristiche fisiche del legno
Metodo di misurazione a conducibilità o a
resistenza
Gli igrometri elettrici si basano sulla misurazione della
resistenza ohmica o della conducibilità elettrica dipendenti
dall’umidità del legno. La resistenza elettrica aumenta al
diminuire dell’umidità. L’intervallo di misurazione inizia
da circa il 5% di umidità. Fino al 22% la precisione è pari
a circa l’1.5% di umidità. Tra il 22% e il punto di
saturazione è pari al 2 – 2.5%. Dopo il punto di
saturazione lo strumento non è più sufficientemente
affidabile.

Caratteristiche fisiche del legno
Metodo di misurazione dielettrico (capacitivo)
Gli igrometri capacitivi si basano sulla differenza tra le
costanti dielettriche del legno allo stato anidro e dell’acqua
da cui risulta una forte dipendenza della costante
dielettrica del legno umido
dall’umidità. Si tiene inoltre
conto della dipendenza dalla massa volumica
. L’intervallo
di misurazione inizia dallo 0% di umidità. Oltre il punto di
saturazione non è più affidabile.

Caratteristiche fisiche del legno
Scambio di vapore (acqueo)
Il legno assorbe o cede vapore acqueo con l’ambiente circostante
poiché è
un materiale igroscopico. Si indica con ueq eq,ad ,ad e con ueq eq,de ,de l’umidità di
equilibrio di adsorbimento
e desorbimento, desorbimento,
diverse tra loro. Le curve a
due flessi di adsorbimento
e desorbimento
mostrano un fenomeno di
isteresi nello scambio di vapore acqueo.

Caratteristiche fisiche del legno
umidità di saturazione
[%]
(delle pareti cellulari) us
E’ quell’umidità quell’ umidità del legno per la quale tutte le pareti cellulari sono
completamente sature d’acqua.
Se u > us u l’acqua si trova allo stato liquido nel lume delle cellule ed è
detta
“acqua libera” o “di imbibizione”.
Se u < us u l’acqua viene adsorbita o desorbita
solo dalle pareti cellulari ed è
detta “acqua legata” o “di saturazione”.
umidità massima umax max
E’ quella per la quale tutte le pareti cellulari e tutti i lumi sono riempiti
d’acqua e nel legno non è presente aria

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno
L’adsorbimento
L’ adsorbimento o il desorbimento
dell’acqua porta a delle variazioni di
volume: in desorbimento
si ha una diminuzione di volume, in
adsorbimento
un aumento.
Rigonfiamento lineare α (stato anidro u = 0%)
α
=
l2 − l
l
* 100[%]
l0, , l1, l , l2 l Lunghezze del campione di legno
rispettivamente all’umidità u0, u , u1 u e u2. u
0
1

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno
rigonfiamento lineare massimo αmax
lw
α
max
=
lw − l
l
0
* 100[%]
lunghezza del campione di legno ad
un’umidità superiore a quella di
saturazione (u > us) ) (da anidro a fresco)
0

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno nelle tre direzioni
fondamentali del legno
rigonfiamento volumetrico αv α
α
=
v
( 100
+ αt
) * ( 100 + αr
) * ( 100
4
10
in prima approssimazione: αv α
αv ≈ αt α + αr α
≈ αt α
+ αl
)
−100[%]
+ αr α
+ αl α
o meglio

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno
Ritiro lineare β
Rappresenta la variazione di lunghezza del campione per una diminuzione diminuzione
di
umidità da u2 u a u1 u riferita alla lunghezza allo stato fresco
β
=
Diminuzione di umidità da u2 u
l − l
2
lw
a u1 u
1
(l2 (l
* 100[%]
–
l1) ) riferita allo stato fresco (u > us) u

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno
ritiro da essiccatura βN β
Risultante dall’essiccatura del legno dallo stato fresco a quello quello
normale
lN
β
N
=
l − l
w
l
* 100
Lunghezza del campione di legno fresco
conservato in condizioni normali (20°C, 65% di
umidità relativa dell’aria)
w
N

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno
ritiro volumetrico βV
Risulta dai valori del ritiro lineare nelle tre direzioni
fondamentali del legno
βV
≈ βt β
+ βr β
+ βl
β

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno
Coefficiente di rigonfiamento h
lU
lS
h =
l
lU
− lS
* ( ϕ −ϕ
)
0 U S
* 100[%]
Lunghezza del campione di legno in ambiente umido (20°C; 80% ≤ φU ≤
90%)
Lunghezza del campione di legno in ambiente secco (20°C; 30% ≤ φS
40%)
≤

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno
Rigonfiamento differenziale q
Rappresenta il rigonfiamento del legno per una variazione di umidità umidità
dello stesso pari
all’1% nell’intervallo di umidità dell’aria compreso tra φS S circa 35% e φU U circa l’85%
uU
uS
q =
l
l
U
* ( u
− l
0 U S
* 100
Umidità del legno in ambiente umido (20°C; 80% ≤ φU ≤ 90%)
Umidità del legno in ambiente secco (20°C; 30% ≤ φS ≤ 40%)
S
− u
)

Caratteristiche fisiche del legno
Ritiro e rigonfiamento del legno
Anisotropia del rigonfiamento Aq
I coefficienti di rigonfiamento e di ritiro sono differenti nelle nelle
tre direzioni
fondamentali del legno. Nei segati, in seguito a variazioni di umidità, umidità,
possono
presentarsi deformazioni della sezione, imbarcamento e formazione formazione
di fessure.
Per quantificare le deformazioni si utilizza il rapporto tra il rigonfiamento
differenziale in direzione tg
e quello in direzione radiale
A =
q
q
q
T
R

Caratteristiche fisiche del legno
Densità
La densità ρ è data dal rapporto tra la massa
m ed il volume V
ρ
=
m
V

Caratteristiche fisiche del legno
Densità
densità della sostanza legnosa ρr ρ
è data dal
rapporto tra la massa del legno anidro m0 m
ed il volume della sostanza legnosa Vsostanza sostanza
legnosa
ρ
r
=
V
m
0
sost.
legn

Caratteristiche fisiche del legno
Densità
Massa volumica ρu
ru
mu
Vu
ρ
U
=
m
Massa volumica
all’umidità u del legno
Massa del campione con umidità del legno u
Volume del campione con umidità del legno u
V
U
U

Caratteristiche fisiche del legno
Densità
Densità anidra ρ0 ρ
La densità anidra ρ0 ρ è data dal rapporto tra la
massa m0 m ed il volume V0 V del legno anidro
(u = 0%):
ρ
0
=
m
V
0
0

Caratteristiche fisiche del legno
Parametri che influenzano la massa volumica: volumica
Specie legnosa
Il rapporto tra la superficie occupata dalla parete cellulare e dai pori varia tra le singole specie.
Ampiezza degli anelli di accrescimento e rapporto tra legno
primaverile e tardivo
Il legno primaverile possiede una densità inferiore a quella del
legno tardivo.
Nelle Conifere all’aumentare dell’ampiezza degli anelli diminuzione della massa volumica. volumica
Nelle Latifoglie si fa distinzione tra legni poroso-zonati poroso zonati e legni porosi-diffusi.
porosi diffusi.
Nel primo caso, aumento ampiezza degli anelli Aumento massa volumica
Nel secondo caso, aumento ampiezza degli anelli Diminuzione massa volumica

Caratteristiche fisiche del legno
Determinazione “convenzionale” della massa
volumica
Determinazione del volume di un campione per via
geometrica
Di provini di forma cubica o di parallelepipedo che si deformano
uniformemente,
se ne misurano le dimensioni
Determinazione del volume di un campione per immersione
In provini che si deformano in modo non uniforme, si ricava il volume volume
mediante
immersione in un fluido di densità nota.

Caratteristiche fisiche del legno
Caratteristiche termiche
Conduttività termica l
Quantità di calore che in un’ora passa attraverso un cubo di 1 m
di
spigolo, quando tra due superfici laterali c’è una differenza di
temperatura, costante nel tempo, di 1 K.
Il legno è un cattivo conduttore a causa della sua elevata percentuale percentuale
di
pori.
llegno legno = f (massa volumica, volumica,
umidità, temperatura, struttura)
Per un legno con umidità del 20% la conduttività è 15 volte minore minore
di
quella del calcestruzzo armato e 10 volte di quello non armato

Caratteristiche fisiche del legno
Caratteristiche termiche
Dilatazione termica
Rappresenta la variazione di lunghezza di un’asta lunga 1m dovuta dovuta
ad
una differenza di temperatura di 1K
α
Δl
* ΔT
Δl Variazione di lunghezza
l0 Lunghezza di partenza
ΔT Differenza di temperatura in K
T
=
l
0

Caratteristiche fisiche del legno
Caratteristiche elettriche
Resistenza e conducibilità elettriche
- resistenza elettrica R
-
Resistenza che il legno oppone al passaggio di corrente
conducibilità elettrica G
Capacità di un materiale a lasciarsi attraversare da corrente elettrica elettrica
G
R
1
=

Caratteristiche fisiche del legno
Caratteristiche elettriche
Resistenza e conducibilità elettriche dipendono da:
Umidità
All’aumentare di umidità diminuisce la resistenza elettrica
Temperatura
All’aumentare della temperatura diminuisce la resistenza elettrica elettrica
Massa volumica, volumica,
struttura del legno, specie legnosa
A cause delle differenti masse volumiche
e delle diverse sostanze contenute nel
legno
Direzione della fibratura
La resistenza elettrica del legno perpendicolare alla fibratura
è doppia di quella
parallelamente all’asse

Caratteristiche fisiche del legno
Caratteristiche Dielettriche
costante dielettrica relativa erel rel.
Indica di quanto aumenta la capacità di un condensatore (2 piastre piastre
piane immerse
in aria a distanza d) interponendo un determinato dielettrico, quindi quindi
di quante
volte è più grande
ε =
rel
ε
ε
vuoto
la costante dielettrica del materiale di quella del vuoto.

Caratteristiche fisiche del legno
Caratteristiche Dielettriche
La costante dielettrica del legno dipende dai seguenti
parametri:
Umidità
La costante dielettrica aumenta all’aumentare dell’umidità
Massa volumica, volumica,
struttura del legno, specie legnosa
La costante dielettrica cresce all’aumentare della massa volumica volumic
Orientamento della fibratura rispetto alle piastre del
condensatore
Nella direzione della fibratura
la costante dielettrica è all’incirca 50 –
maggiore che perpendicolarmente ad essa
60%

Caratteristiche fisiche del legno
Caratteristiche acustiche
Si riscontrano in diversi campi d’impiego, costruzioni, strumenti strumenti
musicali…
Velocità di propagazione del suono
Lungo la direzione della fibratura
raggiunge valori di 4000 –
perpendicolarmente ad essa valori di 400 – 2000 m/s
Frequenza propria di vibrazione
6000 m/s,
Viene utilizzata per controlli di qualità poiché un materiale indotto indotto
a vibrare
fornisce informazioni sulle costanti elastiche

Caratteristiche meccaniche del legno
Comportamento elastico
Le cellule sono allineate lungo una direzione preferenziale
parallela all’asse del tronco.
L = asse longitudinale (parallelo alla fibratura) fibratura
R = asse radiale (perpendicolare agli anelli di accrescimento e
perpendicolare alla fibratura
nella direzione radiale)
T = asse tangenziale (perpendicolare alla fibratura
ma
tangente agli anelli di accrescimento)

Caratteristiche meccaniche del legno
Comportamento elastico
Indicando con ν
il modulo di Poisson
con E la costante elastica, vale la relazione:
ν
E
LT
L
ν
=
E
TL
T
ν
=
E
TR
T
ν
=
E
RT
R
ν
=
E
LR
L
ν
=
E
RL
R

Caratteristiche meccaniche del legno
Comportamento viscoelastico
Si possono individuare tre tipi di
deformazione: la prima di tipo elastico (ee), ( ),
che viene immediatamente ricuperata alla
cessazione dell’applicazione, la seconda (ed) ( )
che viene ricuperata in un certo periodo di
tempo e la terza (ef) ( ) che rimane permanente

Caratteristiche meccaniche del legno
Comportamento viscoelastico
Creep
e(t) = e0 + atm Dove:
e(t) (t) = deformazione dipendente dal tempo
e0 = deformazione istantanea
a,m = costanti

Caratteristiche meccaniche del legno
Resistenza meccanica
La resistenza a trazione del
Legno è superiore a quella a
compressione.
Il legno sollecitato a trazione
lungo l’asse L si comporta in
maniera fragile e prima di
rompersi si deforma poco (1%)
Legno di aghifloglie cresciuto in latitudini temperate privo di difetti H.R. =
12%, massa volumica = 0,5 g/cm3

Caratteristiche meccaniche del legno
Resistenza meccanica del legno
Resistenza a trazione 100000-120000
100000 120000 kPa
Resistenza a compressione 50000 kPa
Resistenza a flessione 75000 kPa
Resistenza al taglio 10000 kPa (LT) 3500-5000 3500 5000 (LR)
Se la sollecitazione è applicata lungo gli altri assi (T e R) si
ha
un crollo delle caratteristiche meccaniche. Questo
comportamento è facilemente
intuibile ricordando la
microstruttura anisotropa del legno costituita dalle cellule
cilindriche tutte orientate nella direzione longitudinale.

Caratteristiche meccaniche del legno
Resistenza meccanica del legno
Quando la direzione dello sforzo applicato forma un angolo q
con la direzione della fibratura
la resistenza meccanica si
calcola con la formula di Hankinson: Hankinson
σ
* σ
p q
σ ϑ =
n
n
σ p sen ϑ + σ q cos
Dove sp e sq sono rispettivamente la resistenza meccanica del
legno parallelamente e perpendicolarmente alla direzione
della fibratura. fibratura
θ

Caratteristiche meccaniche del legno
Resistenza meccanica del legno
Per calcolare la resistenza meccanica in funzione del
contenuto di acqua si usa la seguente relazione:
Dove:
s
sf
mf
m
= resistenza mecc. mecc.
di un legno con un contenuto di umidità pari a m
= resistenza meccanica del materiale contenente l’acqua di saturazione saturazione
= contenuto di umidità allo stato di saturazione (di solito 25%) 25%
= contento di umidità nel legno
k = costante
log10 = 10 f
f
σ log σ + k
* ( μ − μ)

Caratteristiche meccaniche del legno
Resistenza meccanica del legno
Con la formula di Griffith
si valuta l’influenza dei difetti
sulla resistenza meccanica:
Dove:
s = Resistenza a rottura determinata da un difetto di dimensioni 2a
= Energia elastica di deformazione
W e
σ
2
W =
π a
2
e
E

Caratteristiche meccaniche del legno
Resistenza meccanica del legno
Resistenza di un legno in funzione del tempo di permanenza
del carico, equazione di Pearson: Pearson
σ
=
91, 5 −
log10
Dove:
s = livello di carico alla quale avviene la rottura (in % rispetto rispetto
a quello
determinato secondo le condizioni standard, ovvero in tempi brevi) brevi)
t = durata del carico massimo applicato espressa in ore.
7
t

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei moduli elastici
(progettazione strutture)
Normativa
Italia UNI 8198: 1981
Eurocodice
n.5 .5
Un buon numero di prove sperimentali permette di
determinare i valori di resistenza di un tipo particolare di
legno.

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei moduli elastici
(progettazione strutture)
Resistenza caratteristica:
Xk = Xm – 1,64s
Dove:
Xm = Resistenza media
s = scarto quadratico medio
Condizioni prove sperimentali:
T=
20° C
H.R.
= 65%
t = da 2 a 5 minuti
V = da 0.03 a 0.08 m 3

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei moduli
elastici (progettazione strutture)
Proprietà del materiale:
Xd = kmod Xk / gm
Dove:
Xk
gm
=
=
Resistenza caratteristica del materiale
Coefficiente parziale di sicurezza per le proprietà del materiale material
kmod = Coefficiente che tiene conto delle condizioni ambientali e della
durata del carico

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei moduli elastici
(progettazione strutture)
Classe di umidità 1 ≈ 12%
Classe di umidità 2 ≈ 18%
Classe di umidità 3 > 18%
Classe durata carico Classe umidità umidit 1-2 2 (k (
mod
) Classe umidità umidit 3 (k (
Lunga durata (10 anni) 0.8 0.65
Media durata (6 mesi) 0.9 0.72
Breve durata (1 settimana) 1.0 0.8
Istantaneo 1.2 1
)
mod

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei moduli elastici
(progettazione strutture)
Classi di resistenza :

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei moduli elastici
(progettazione strutture)
Suddivisione del legno da costruzione in funzione
della densità (Eurocodice
( Eurocodice n.5 .5)

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei moduli elastici
(progettazione strutture)
Relazione tra le classi di densità e le resistenze caratteristiche caratteristiche
a
trazione e compressione perpendicolari alla fibratura
ft,90,k t,90,k
fc,90,k ,90,k
ft,90,k fc,90,k ,90,k
D300 D400 D500 D600 D800
0.3 0.4 0.5 0.6 0.8
6.0 7.0 8.0 11.0 13.0
t,90,k = Resistenza a trazione caratteristica perpendicolare alla fibratura
= Resistenza caratteristica a compressione perpendicolare alla fibratura

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei
moduli elastici (progettazione strutture)
Normativa
USA ASTM D-143 D 143 e E-105 E 105

Caratteristiche meccaniche del legno
Valutazione degli sforzi massimi e dei moduli elastici (progettazione
(progettazione
strutture)
Resistenza caratteristica
RADP = Reccomended
Allowable
Design Property
for
Clear
Wood
CWMP = Clear
Wood
Meccanical
Property
GAF = General
Adjustment
Factor
= Prodotto tra un fattore che tiene
conto della durata del carico e un fattore di sicurezza
KD = Adjustment
for
Density
KS = Seasoning
Adjustment
RADP = CWMP × 1/GAF × KD
× KS

Industria del legno
Denominazione Provenienza Caratteristiche Uso
Quercia (Rovere) Nostre Latitudini Duro e Resistente Tranciati, costruzioni,
mobili, botti
Frassino Nostre Latitudini Resistenza agli impatti,
Flessibilità
Cirmolo o
Pino Cembro
Mobili
Nostre Latitudini Molto tenero Artistico
Abete rosso Nostre Latitudini Molto tenero Strumenti musicali
Larice Nostre Latitudini Durevole e resistente Costruzioni
Faggio Nostre Latitudini Resistenza e Flessibilità Mobili
Alberi da frutto (Ciliegio,
Pero, Melo)
Noce Asia Centrale e Nord
Europa
Nostre Latitudini Tronchi piuttosto piccoli Mobili, lavori di ebanisteria
Robusto, durevole e
gradevole
Pioppo Nostre Latitudini Molto tenero e poco
pregiato
Mobili
Industria chimica e cartaria,
compensati e
imballaggi
Mogano America del Sud, Europa Leggero e robusto Mobili, costruzioni navali
Palissandro Asia, Africa, America del
Sud
Molto duro e resistente,
gradevole
Ebano India, Africa Costoso ed estremamente
duro
Teak Birmania, Indonesia e
Indocina
Mobili
Mobili, tranciati e strumenti
a fiato
Duro, robusto e durevole Costruzioni navali

Durabilità
Funghi:
T=
15-20°C 15 20°C
H.R.= H.R.=
20%
Industria del legno
del legno
Nemici del legno
Insetti:
Termiti
Tarli
Teredini (Mediterraneo)
In entrambi i casi le difese sono costituite da
trattamenti preventivi (sostanze impregnanti).

Durabilità
Sostanze contenenti:
Creosoto
Pentaclorofenolo
Composti metallorganici
Industria del legno
del legno
Sostanze impregnanti
Sostanze contenenti:
Sali di cromo
Zinco
Arsenico
Questi agenti protettivi possono essere applicati mediante pressione pressione
con
un’apposita autoclave o pennellatura.

Durabilità
Infiammabilità
Industria del legno
del legno
L’alta coibenza del legno abbassa di molto la temperatura
immediatamente dietro il fronte di combustione, per cui
strutture non completamente combuste possono mantenere
buone caratteristiche meccaniche
Il legno può essere trattato con sostanze ignifughe (Sali
solubili in acqua) applicate a vuoto che riducono la velocità
del processo di combustione. Questo ad ogni modo
diminuisce le caratteristiche meccaniche.

Industria del legno
Lavorazione del legno
Fasi di lavorazione:
Scortecciatura
Segagione
Sistemazione
Essiccazione
Lavorazione finale con macchine utensili

Industria del legno
Lavorazione del legno
Incidenti sul lavoro
L’industria della lavorazione del legno ha il più alto tasso d’incidenti! d’incidenti!
Disturbi dovuti alle essenze
Polveri legnose
Pericolo combustione
Rumorosità delle macchine
Macchine utensili pericolose

Industria del legno
Lavorazione del legno
Giunzioni (nelle costruzioni edilizie)
Chiodatura e viti (costruzioni)
Placche di metallo dentate
Incastri
Adesivi o incollaggi

Industria del legno
Lavorazione del legno
Colle
A base di polimeri termoplastici (polivinile acetato
o colle bianche)
A base di polimeri termoindurenti (fenolo-
formaldeide)
Epossidiche (costose ma molto efficaci, usate per
fare aderire il legno ad altri materiali come
metalli, materie plastiche ecc…)
ecc…

Industria del legno
Lavorazione del legno
Vernici
Funzione estetica e protettiva
Addizionate a pigmenti organici o
inorganici danno luogo alle pitture

Industria del legno
Semilavorati derivati dal legno
Si distinguono:
Legno lamellare
Travi composite
Compensato
Pannelli di fibre
Pannelli di particelle truciolari

Industria del legno
Semilavorati derivati dal legno
Legno lamellare
La filosofia del “comporre” (Travi, montanti ecc…) ecc…
Disposizione delle lamelle (materiale più scadente nelle zone meno meno
stressate)
Giunzione delle lamelle (incollate tra loro di “testa” mediante incastri
che devono essere “sfalsati” tra loro in maniera da non far cadere cadere
vicino 2 giunzioni)
Trattamento (con sostanze ignifughe, in ogni caso su di esse vengono vengono
applicati degli antisettici)
Usi ( Nel resto d’Europa per costruire autorimesse, negozi, magazzini magazzini
ecc…, ecc…,
in Italia per piscine, palestre ecc…)
ecc…

Industria del legno
Semilavorati derivati dal legno
Travi composite (Nelle costruzioni, al posto delle travi piene, per
risparmiare peso)
I vari elementi devono essere collegati rigidamente tra loro per
ottenere elevati
valori dei momenti d’inerzia

Industria del legno
Semilavorati derivati dal legno
Compensato (fogli di legno incollati tra loro)
Ottenuti mediante sfogliatura dei tronchi
Essiccazione
Trattamenti (spalmati di colle
termoindurenti e sostanze protettive)
Pressatura

Industria del legno
Semilavorati derivati dal legno
Pannelli di fibre
Chips: Chips:
aggregati filiformi di cellule ottenuti dalla sfibratura
del legno.
Trattamento con acqua ad alta temperatura e pressione
Feltratura
Spremitura con un rullo di gomma e addizione di piccole
quantità di collante
Essiccatura
I pannelli così prodotti non hanno caratteristiche meccaniche
eccezionali, sono utilizzati come isolanti

Industria del legno
Semilavorati derivati dal legno
Pannelli di particelle truciolari
nell’industria del mobile)
(impiegati
“Coppatura” Coppatura” (sminuzamento
( sminuzamento)
Essiccazione delle particelle
Vagliatura
Trattamento con colla urea-formaldeide
urea formaldeide
Pressatura a freddo e a caldo
Rifilati e inviati al magazzino
I pannelli hanno sufficienti caratteristiche meccaniche e
soffrono solo parzialmente dei fenomeni di rigonfiamento

FINE